プレストレスト・バラスト軌道
【課題】軌道沈下抑制効果を長期間にわたって維持することができるプレストレスト・バラスト軌道を提供する。
【解決手段】軌道における路盤１とまくらぎ４とにわたって配されたプレストレス部材１０によって、まくらぎ４と路盤１との間のバラスト３にプレストレスを付与するプレストレスト・バラスト軌道１００において、プレストレス部材１０を、プレストレスを付与する方向に弾性を有した構造とする。
【解決手段】軌道における路盤１とまくらぎ４とにわたって配されたプレストレス部材１０によって、まくらぎ４と路盤１との間のバラスト３にプレストレスを付与するプレストレスト・バラスト軌道１００において、プレストレス部材１０を、プレストレスを付与する方向に弾性を有した構造とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレストレスト・バラスト軌道に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりバラスト軌道は、路盤上に敷かれたバラスト上にまくらぎを敷設し、このまくらぎの上にレールを配置した構造をなしている。
このようなバラスト軌道では、列車荷重によるアップリフト等が発生することで、バラストへの拘束力が低下するため、軌道沈下が生じ易い。
【０００３】
これに対して、例えば特許文献１には、まくらぎと路盤とに固定されるプレストレス部材を設け、これらまくらぎと路盤との間のバラストに対してプレストレス部材によるプレストレスを与えることで該バラストを拘束するプレストレスト・バラスト軌道が開示されている。
また、この他、特許文献２には、レールと路盤との間に固定されるプレストレス部材を設け、上記同様、バラストに対してプレストレスを与えるプレストレスト・バラスト軌道が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３７９８２１０号公報
【特許文献２】特開２００８−２９１４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１、２のプレストレスト・バラスト軌道は、バラストを拘束することによる軌道沈下抑制効果を得ることができるものの、プレストレスが時間の経過とともに低下してしまい、その結果、軌道沈下抑制効果が消失してしまうという問題があった。
即ち、上記プレストレスト・バラスト軌道では、プレストレス部材によるまくらぎやレールの拘束構造の剛性が高すぎるため、列車の走行に伴ってバラストに塑性変形が生じた場合には該塑性変形に追従して拘束を継続することができず、バラストへの拘束力が消失してしまう。
【０００６】
この発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、軌道沈下抑制効果を長期間にわたって維持することができるプレストレスト・バラスト軌道を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係るプレストレスト・バラスト軌道は、軌道における路盤とまくらぎとにわたって配されたプレストレス部材によって、前記まくらぎと前記路盤との間のバラストにプレストレスを付与するプレストレスト・バラスト軌道構造において、前記プレストレス部材が、前記プレストレスを付与する方向に弾性を有していることを特徴とする。
【０００８】
このような特徴のプレストレスト・バラスト軌道によれば、プレストレス部材がその弾性によりバラストの塑性変形に追従して該バラストを拘束する。即ち、プレストレス部材がまくらぎと路盤との間においてバラストを弾性拘束した構造とされているため、バラストが塑性変形した場合であってもバラストに対するプレストレスの消失を回避することができる。
【０００９】
また、本発明に係るプレストレスト・バラスト軌道においては、前記プレストレス部材が、下端が前記路盤に固定された緊張部材と、該緊張部材の上端側に接続され、上下方向に弾性変位可能とされるとともに前記まくらぎを下方に向かって押圧する拘束部材とを備えることが好ましい。
【００１０】
このようにプレストレス部材が弾性変形可能にまくらぎを下方に向かって押圧することによって、バラストの塑性変形に適切に追従しながら該バラストを拘束することができる。
【００１１】
さらに、本発明に係るプレストレスト・バラスト軌道においては、前記拘束部材が、前記軌道の延在方向に離間して配置された少なくとも二つの前記まくらぎ上にわたって配置されたバネ部材であることが好ましい。
【００１２】
これによれば、バネ部材の付勢力によってプレストレス部材がプレストレスを付与する方向に弾性を有した構造となる。したがって、簡易な構造でもってバラストの塑性変形に適切に追従しながら該バラストを拘束することができ、設置コストやメンテナンスコストを低く抑えることができる。
【００１３】
また、本発明に係るプレストレスト・バラスト軌道においては、前記拘束部材が、前記軌道の延在方向に離間して配置された少なくとも二つの前記まくらぎ上にわたって配置された梁部材と、該梁部材と各まくらぎとの間に介在された付勢部材とを備えているものであってもよい。
【００１４】
これによれば、付勢部材によってプレストレス部材がプレストレスを付与する方向に弾性を有した構造となる。したがって、バラストの塑性変形に適切に追従しながら該バラストを確実に拘束することができる。
【００１５】
また、本発明に係るプレストレスト・バラスト軌道においては、前記緊張部材が、下方側に配置された第一ロッド材と、該第一ロッド材の上方側に配置された第二ロッド材と、前記第一ロッド材と前記第二ロッド材とを上下方向に弾性変位可能に接続する連結部とを有し、前記拘束部材が、前記第二ロッド材に接続されるとともに、前記軌道の延在方向に離間して配置された少なくとも二つのまくらぎ上にわたって配置された梁部材を有するものであってもよい。
【００１６】
これによれば、ロッド自体が上下方向に弾性を有することで、プレストレス部材がプレストレスを付与する方向に弾性を有した構造となる。したがって、バラストの塑性変形に適切に追従しながら該バラストを確実に拘束することができる。
【００１７】
さらに、本発明に係るプレストレスト・バラスト軌道においては、前記緊張部材の下端がアンカー部を介して前記路盤に固定されており、該アンカー部は、前記路盤に形成された凹部の底面に敷設され、前記緊張部材の下端が接続された板部材と、前記凹部内における前記板部材上に充填されたコンクリートとを備えていることが好ましい。
【００１８】
これによって、緊張部材の下端を路盤に対して確実に固定することができるため、プレストレス部材によるバラストへの拘束力の付与をより確実に行うことができる。また、緊張部材を介して板部材に伝達されるまくらぎからの反力は、該板部材によってコンクリート、バラストに上方向への力として伝達される。これにより、バラストに付与される拘束力を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明に係るプレストレスト・バラスト軌道においては、前記板部材が、繊維強化プラスチックであることが好ましい。
【００２０】
これにより、例えば板部材として鋼材等を用いる場合に比べて該板部材の重量を軽減することができるため、重機の使用が困難な現場での施工性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のプレストレスト・バラスト軌道によれば、プレストレス部材が弾性変形することでバラストの塑性変形に追従するため、該バラストに対する拘束力の消失を回避することができる。したがって、軌道沈下抑制効果を長期間にわたって維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第一実施形態に係るプレストレスト・バラスト軌道の軌道延在方向を含む断面図である。
【図２】第一実施形態に係るプレストレスト・バラスト軌道の軌道延在方向に直交する断面図である。
【図３】図１におけるプレストレス部材の一部拡大図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】第二実施形態に係るプレストレスト・バラスト軌道におけるプレストレス部材の一部拡大図である。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。
【図７】第三実施形態に係るプレストレスト・バラスト軌道におけるプレストレス部材の一部拡大図である。
【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。
【図９】変形例に係るプレストレスト・バラスト軌道の軌道延在方向に直交する断面図である。
【図１０】変形例に係るプレストレスト・バラスト軌道の軌道延在方向に直交する断面図である。
【図１１】変形例に係るプレストレスト・バラスト軌道の軌道延在方向に直交する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の第一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態のプレストレスト・バラスト軌道１００は、路盤１上に敷かれたバラスト３上に、軌道幅方向に延在する角柱状をなすまくらぎ４が軌道延在方向に間隔をあけて複数設置されており、これらまくらぎ４上に一対のレール５が軌道延在方向に沿って敷設されることで構成されている。そして、このプレストレスト・バラスト軌道１００には、まくらぎ４と路盤１との間にわたって配置されるプレストレス部材１０と、該プレストレス部材１０を路盤１に対して固定するアンカー部６０とが設けられている。
【００２４】
プレストレス部材１０は、図１から図４に示すように、ロッド（緊張部材）２０及び拘束部材３０から構成されており、隣り合う一対のまくらぎ４と路盤１との間において上下方向にわたるようにして複数が設けられている。本実施形態においては、隣り合う一対のまくらぎ４に一のプレストレス部材１０が対応するように複数のプレストレス部材１０が設けられている。換言すれば、プレストレス部材１０は、軌道延在方向に間隔をあけて複数配置されたまくらぎ４の間に一つ置きに設けられている。
【００２５】
ロッド２０は、例えば金属やカーボン等からなる棒状の部材であって、隣り合う一対のまくらぎ４の中間の位置における軌道幅方向中央において、路盤１と一対のまくらぎ４の間とにわたって上下方向に延在するように設けられている。
このロッド２０は、その下端がアンカー部６０を介して路盤１に固定されるとともに、この下端からバラスト３内を通過するように上方に向かって延在し、その上端は一対のまくらぎ４の上面よりも上方に突出するように配置されている。
【００２６】
また、このロッド２０の上端側の外周面には雄ネジ（図示省略）が形成されており、当該雄ネジには内周面に雌ネジを有するロックナット２１が螺合されている。これによって、ロックナット２１はロッド２０の上端側において該ロッド２０の外周面から外周側に張り出すように固定されている。なお、このロックナット２１は、ロッド２０に対して相対回転させた際のみ該ロッド２０に対して上下方向に相対移動可能とされている。
【００２７】
拘束部材３０は、ロッド２０の上端側に接続されてまくらぎ４を下方に向かって押圧する役割を有しており、詳しくは図３及び図４に示すように、バネ部材３１から構成されている。このバネ部材３１は、付与される押圧力によって設定値以内で変位するバネ定数を有している。
【００２８】
このバネ部材３１は、それぞれ水平面に沿って延びる矩形板状をなしており、上下方向に撓むように弾性変形可能とされている。また、これらバネ部材３１の長手方向の中央には上下方向に貫通してロッド２０の外径よりも大きい内径を有する孔部３３がそれぞれ形成されている。このバネ部材３１の各孔部３３は、互いに上下方向に連通状態とされており、上方から下方に向かってロッド２０が挿通されている。
これによって、バネ部材３１の上面にはロックナット２１が当接しており、該ロックナット２１によってバネ部材３１からなる拘束部材３０のロッド２０に対する上方向への相対移動が規制されている。
【００２９】
さらに、バネ部材３１からなる拘束部材３０は、軌道延在方向にバネ部材３１の長手方向、即ち、拘束部材３０の長手方向を沿わせて配置されている。これによって、拘束部材３０はその長手方向の両端側が一対のまくらぎ４の上面に接触するようにして、これら一対のまくらぎ４の上面にわたって配置されている。
【００３０】
なお、本実施形態では、バネ部材３１の下面における長手方向両端側、即ち、当該下面におけるまくらぎ４に対向する部分には、図３に示すように、下方に向かって円筒面状に突出する円筒座３２がそれぞれ設けられている。これら一対の円筒座３２はまくらぎ４の上面に接触しており、即ち、拘束部材３０は円筒座３２を介してまくらぎ４に接触している。
【００３１】
このようなプレストレス部材１０の拘束部材３０は、ロッド２０との接続箇所となるバネ部材３１の長手方向中央を支点として、長手方向両側の部分が上下方向に弾性変位可能とされている。即ち、プレストレス部材１０は、拘束部材３０が弾性変位可能とされることによって、該プレストレス部材１０自体が上下方向への弾性を有した構造をなしている。
【００３２】
また、拘束部材３０は、まくらぎ４との接触箇所を介して該まくらぎ４を下方に向かって押圧している。即ち、拘束部材３０は、ロックナット２１によってロッド２０に対する上方向への移動が規制されることによって、該ロッド２０との接続箇所となるバネ部材３１の長手方向中央に比べて長手方向両端側の部分が上方に向かって弾性変形している。これにより、ロックナット２１から拘束部材３０に加えられる押圧力と拘束部材３０自体の弾性力によって、まくらぎ４が下方に向かって押圧されている。
【００３３】
なお、拘束部材３０によるまくらぎ４の押圧力を増加させるには、ロックナット２１を回転させて下方に変位させればよい。これにより、ロックナット２１から拘束部材３０に付与される押圧力の増加に加えて、拘束部材３０の長手方向両端側の部分がさらに上方に向かって弾性変形することによる弾性力の増加によって、まくらぎ４への押圧力を増加させることができる。
【００３４】
アンカー部６０は、図１及び図２に示すように、路盤１に形成された凹部２内に設けられている。即ち、路盤１の上面における軌道幅方向中央には下方に向かって窪む凹部２が軌道延在方向に間隔をあけて複数形成されており、これら凹部２のそれぞれにアンカー部６０が設けられている。なお、本実施形態においては一のプレストレス部材１０に対応する一対のまくらぎ４の下方に一の凹部２が形成されており、即ち、一対のまくらぎ４の直下に凹部２が形成されている。
【００３５】
なお、本実施形態では、凹部２の軌道幅方向の寸法が、まくらぎ４の軌道幅方向の寸法と略同一に設定されているが、当該凹部２の軌道幅方向の寸法は任意に設定することができる。また、凹部２の軌道延在方向の寸法は、平面視にて一対のまくらぎ４が凹部２の範囲内に収容される程度の大きさに設定されていることが好ましい。
【００３６】
アンカー部６０は、凹部２の底面に敷設された板部材６１を有している。この板部材６１は、例えば繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）によって構成される平板状の部材であって、凹部２の底面の幅方向中央に敷設されている。また、板部材６１は、プレストレス部材１０のロッド２０の下端と互いに固定されている。
【００３７】
なお、ロッド２０と板部材６１との固定は、板部材６１に設けられた凹部にロッド２０の下端が嵌合することによるものであってもよいし、ロッド２０の下端外周面に形成された雄ネジが板部材６１に形成された凹孔の雌ネジに螺合することによるものであってもよい。また、ロッド２０と板部材６１とは必ずしも互いに固定されている必要はなく、ロッド２０と板部材６１とが互いに当接することにより接続された構成であってもよい。
【００３８】
さらに、凹部２内における板部材６１の上方には、該凹部２内全域を埋めるようにコンクリート６２が充填されており、該コンクリート６２にロッド２０及び板部材６１が一体に固定されている。即ち、本実施形態においては、凹部２に敷設された板部材６１と該凹部２に充填されたコンクリート６２からアンカー部６０が構成されており、これによってロッド２０の下端が路盤１に対して強固に固定されている。なお、コンクリート６２としては、例えば砕石又は発生材と急硬性モルタルとの混合体から構成されていることが好ましい。
【００３９】
以上のような構成のプレストレスト・バラスト軌道１００においては、アンカー部６０を介して路盤１に固定されたロッド２０の上端に接続された拘束部材３０が、該拘束部材３０に接触するまくらぎ４を下方に向かって押圧をする。この際、まくらぎ４からバラスト３に与えられる押圧力は該バラスト３を上下方向に圧縮する拘束力として作用し、これによって、バラスト３に対してプレストレスが付与される。そして、このプレストレスによってバラスト３が拘束されることにより、軌道沈下を抑制することができる。
【００４０】
また、本実施形態のプレストレスト・バラスト軌道１００では、プレストレス部材１０における拘束部材３０が上下方向、即ち、プレストレスが付与される方向に弾性変位可能とされているため、列車の走行によりバラスト３に塑性変形が生じた場合であっても拘束部材３０が当該塑性変形に追従して弾性変形する。
【００４１】
即ち、本実施形態では、バラスト３に塑性変形が生じた場合であっても、拘束部材３０のバネ部材３１の長手方向両端側の弾性変位が緩むものの該バネ部材３１によるまくらぎ４の下方に向かっての押圧は継続される。
このように、プレストレス部材１０がまくらぎ４と路盤１との間においてバラスト３を弾性拘束するため、バラスト３が塑性変形した場合であっても該バラスト３に対するプレストレスの消失を回避することができる。
【００４２】
また、拘束部材３０として一対のまくらぎ４にわたって配置されるバネ部材３１を採用していることにより、簡易な構造でもってバラスト３の塑性変形に適切に追従しながら該バラスト３を拘束することができる。これにより、設置コストやメンテナンスコストを低く抑えることができる。
【００４３】
さらに、本実施形態では、凹部２に敷設された板部材６１と該板部材６１上に充填されたコンクリート６２とから構成されているため、ロッド２０の下端を路盤１に対して確実に固定することができる。
【００４４】
また、押圧力が作用する一対のまくらぎ４の直下に板部材６１が配置されているため、拘束部材３０からまくらぎ４に付与される押圧力の反力は、ロッド２０を介して板部材６１に伝達される。このように板部材６１に伝達された反力は、コンクリート６２を介してバラスト３に上方向への力として付与される。これによって、バラスト３に付与される拘束力を向上させることができ、即ち、プレストレス部材１０によるプレストレスを該バラスト３に対して確実かつ効果的に付与することができる。よって、軌道沈下抑制効果をより高く得ることができる。
【００４５】
また、アンカー部６０の板部材６１の材料として繊維強化プラスチックを用いているため、例えば鋼材等を用いる場合に比べて該板部材６１の重量を軽減することができ、重機の使用が困難な現場での施工性を向上させることができる。
【００４６】
なお、バネ部材３１としては、板バネを用いることが好ましい。また、複数枚の板バネを締着シート等によってまとめることで、一のバネ部材３１として用いてもよい。
【００４７】
次に本発明の第二実施形態について図５及び図６を参照して説明する。第二実施形態では第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。本実施形態のプレストレスト・バラスト軌道１００は、プレストレス部材１０における拘束部材３０の構成について第一実施形態と相違する。
第二実施形態の拘束部材３０は、図５及び図６に示すように、ロッド２０の上端に接続された梁部材４１と、該梁部材４１に設けられた一対の付勢部材４５とを備えている。
【００４８】
梁部材４１は、水平方向に延在するとともに内部が中空状とされた鋼管であって、その延在方向略中央の下部には、該梁部材４１の内部と下方とを連通するロッド挿通孔４２が形成されている。このロッド挿通孔４２にはロッド２０が上下方向に挿通されており、ロックナット２１は梁部材４１の内部においてロッド２０の上端側外周面に固定されている。このロックナット２１が梁部材４１の内部における下面に当接することで、梁部材４１のロッド２０に対する上方向への相対移動が規制されている。
【００４９】
なお、ロックナット２１のロッド２０に対する回転の作業性を担保すべく、梁部材４１の延在方向略中央の上部に該梁部材４１の内部と上方とを連通する孔が形成されていてもよい。この孔を介して梁部材４１内に工具を挿入することで、ロックナット２１をロッド２０に対して容易に相対回転させることができる。
【００５０】
この梁部材４１はその延在方向を軌道延在方向に沿わせて配置されており、これによって梁部材４１の両端は一対のまくらぎ４の上方に間隔をあけて配置されている。また、梁部材４１の下部における一対のまくらぎ４の直上に当たる箇所には、該梁部材４１の内部と下方とを連通する付勢部材挿通孔（図示省略）がそれぞれ形成されている。
【００５１】
さらに、これら付勢部材挿通孔の直上、即ち、一対のまくらぎ４の直上における梁部材４１の内部の上面には、バネ受けガイド４４が設けられている。このバネ受けガイド４４は、梁部材４１の内部の上面から下方に向かって突出する筒状をなしており、付勢部材挿通孔から梁部材４１外部に露出することのないよう、該梁部材４１内に収納されている。
【００５２】
付勢部材４５は、梁部材４１とまくらぎ４との間に介在されてまくらぎ４を下方に向かって押圧する役割を有しており、受台４６、軸部材４７及びバネ部材４８から構成されている。このバネ部材４８は、第一実施形態と同様、付与される押圧力によって設定値以内で変位するバネ定数を有するものである。
受台４６は、付勢部材挿通孔の直下においてまくらぎ４上に載置される板状の部材である。
【００５３】
また、軸部材４７は、受台４６の上面に固定された下端から上方向に延びて付勢部材挿通孔を介して梁部材４１内に挿入され、その上端はバネ受けガイド４４の内部に収納されるように配置されている。これによって、軸部材４７及びこれに一体に固定された受台４６は、バネ受けガイド４４に案内されるようにして梁部材４１に対して上下方向に相対移動可能とされている。
バネ部材４８は、軸部材４７の外周側に該軸部材４７と同軸に配置されており、下端が受台４６の上面に一体に固定され、上端がバネ受けガイド４４の下方側を向く端面に一体に固定されている。
【００５４】
このような拘束部材３０では、ロックナット２１のロッド２０に対する相対位置の調整により梁部材４１の上下方向位置が決定され、該梁部材４１の延在方向両側に設けられた付勢部材４５を介してまくらぎ４の下方に向かって押圧力が作用する。即ち、押圧力は、梁部材４１のバネ受ガイドから該バネ受けガイド４４に当接するバネ部材４８、該バネ部材４８が当接する受台４６を介してまくらぎ４に対して伝達される。また、この際、バネ部材４８は圧縮状態とされており、該バネ部材４８の弾性に従って付勢部材４５自体が上下方向に弾性変位可能とされている。
【００５５】
このようにして、本実施形態においては、拘束部材３０の付勢部材４５が上下方向に弾性変位する構成とされており、これによって、プレストレス部材１０自体が上下方向に弾性を有した構造をなしている。
【００５６】
以上のような構成のプレストレスト・バラスト軌道１００においては、第一実施形態同様、プレストレス部材１０の拘束部材３０からまくらぎ４に伝達される押圧力は該バラスト３を上下方向に圧縮する拘束力として作用する。これによって、バラスト３に対してプレストレスが付与される。そして、このプレストレスによってバラスト３が拘束されることにより、軌道沈下を抑制することができる。
【００５７】
また、本実施形態のプレストレスト・バラスト軌道１００では、プレストレス部材１０の拘束部材３０における付勢部材４５がプレストレスが付与される方向、即ち、上下方向に弾性変位可能とされているため、列車の走行によりバラスト３に塑性変形が生じた場合であっても拘束部材３０が当該塑性変形に追従して弾性変形する。したがって、バラスト３に塑性変形が生じた場合であっても、拘束部材３０における付勢部材４５のバネ部材４８の圧縮状態が緩和されるもののまくらぎ４の下方に向かっての押圧は継続される。
【００５８】
よって、第一実施形態と同様、プレストレス部材１０がまくらぎ４と路盤１との間においてバラスト３を弾性拘束するため、バラスト３が塑性変形した場合であっても該バラスト３に対するプレストレスの消失を回避することができる。
なお、バネ部材４８としては、コイルバネを用いることが好ましい。また、該バネ部材４８として皿バネ等の他のバネ要素を用いてもよい。
【００５９】
次に本発明の第三実施形態について図７及び図８を参照して説明する。第三実施形態では第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第三実施形態のプレストレスト・バラスト軌道１００は、プレストレス部材１０を構成するロッド２０及び梁部材５１について第一及び第二実施形態とは相違する。
【００６０】
第三実施形態のロッド２０は、第一ロッド材２２、第二ロッド材２３及び連結部７０とから構成されている。
第一ロッド材２２はロッド２０の下端側を構成する部材であって、該第一ロッド材２２の下端はアンカー部６０を介して路盤１に固定されている。また、第二ロッド材２３はロッド２０の上端側を構成する部材であって、連結部７０を介して第一ロッド材２２の上方側に配置されている。これら第一ロッド材２２及び第二ロッド材２３は、ロッド２０の形状に従って上下方向に延在している。この第二ロッド材２３の上端外周面にロックナット２１が固定一体化されている。
【００６１】
連結部７０は、第一ロッド材２２と第二ロッド材２３とを上下方向に相対変位可能に接続する役割を有している。
この連結部７０は、上下に延びて内部が中空とされた筒状をなすケーシング７１を備えている。このケーシング７１は、上端が閉塞される一方、下端にはケーシング７１内外を上下方向に連通するロッド材挿通孔（図示省略）が形成されている。このロッド材挿通孔には第一ロッド材２２の上端側が下方から上方に向かって挿通されている。ケーシング７１の上端には、第二ロッド材２３の下端が強固に固定一体化されている。
【００６２】
また、連結部７０は、ケーシング７１内において第一ロッド材２２の上端側外周面に固定されるナット部材７３を備えている。このナット部材７３の外径はロッド材挿通孔の内径よりも大きく設定されており、これによりナット部材７３はケーシング７１内から脱出不能とされている。そして、このナット部材７３が、ケーシング７１の上端及び下端に当接することで、第一ロッド材２２と第二ロッド材２３との上下方向への相対移動範囲が規制されている。
【００６３】
さらに、連結部７０は、ケーシング７１内におけるナット部材７３と該ケーシング７１の下端との間に介在されたバネ部材７４を備えている。このバネ部材７４は、その上端がナット部材７３に当接するとともに下端がケーシング７１の下端に当接し、圧縮状態とされている。これによって、第一ロッド材２２をケーシング７１に対して下方に付勢することで、該ケーシング７１に固定一体化された第二ロッド材２３を下方に向かって付勢している。このバネ部材７４は、第一、二実施形態と同様、付与される押圧力によって設定値以内で変位するバネ定数を有するものである。
なお、バネ部材７４としては、第一ロッド２２の外周側に同軸に配置されるコイルバネを採用することが好ましい。また、該バネ部材７４として皿バネ等の他のバネ要素を用いてもよい。
【００６４】
梁部材５１は、水平方向に延在するとともに内部が中空状とされた鋼管であって、その延在方向略中央の下部には、該梁部材５１の内部と下方とを連通するロッド挿通孔５２が形成されている。このロッド挿通孔５２には第二ロッド材２３が上下方向に挿通されており、ロックナット２１は梁部材５１の内部において第二ロッド材２３の上端側外周面に固定されている。このロックナット２１が梁部材５１の内部における下面に当接することで、梁部材５１の第二ロッド材２３に対する上方向への相対移動が規制されている。
この梁部材５１は、ロッド２０の弾性変位に従って上下方向に弾性変位可能とされた状態でまくらぎ４を下方に向かって押圧している。
【００６５】
以上のような構成のプレストレスト・バラスト軌道１００においては、第二ロッド材２３が連結部７０によって下方に付勢される際に該第二ロッド材２３に接続された梁部材５１も下方に付勢されることによって、該梁部材５１に当接するまくらぎ４には下方に向かっての押圧力が付与される。このようにまくらぎ４に伝達される押圧力は該バラスト３を上下方向に圧縮する拘束力として作用する。これによって、バラスト３に対してプレストレスが付与される。そして、このプレストレスによってバラスト３が拘束されることにより、軌道沈下を抑制することができる。
【００６６】
そして、本実施形態のプレストレスト・バラスト軌道１００では、梁部材５１が第二ロッド材２３に従って上下方向に弾性変位可能とされているため、列車の走行によりバラスト３に塑性変形が生じた場合であっても梁部材５１が当該塑性変形に追従する。したがって、バラスト３に塑性変形が生じた場合であっても、拘束部材３０における連結部７０のバネ部材７４の圧縮状態が緩和されるもののまくらぎ４の下方に向かっての押圧は継続される。
【００６７】
よって、第一、第二実施形態と同様、プレストレス部材１０がまくらぎ４と路盤１との間においてバラスト３を弾性拘束するため、バラスト３が塑性変形した場合であっても該バラスト３に対するプレストレスの消失を回避することができる。
【００６８】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく、多少の設計変更等も可能である。
例えば、図９に示すように、凹部２の軌道幅方向の寸法は、例えば一対のレール５の間隔よりも小さく設定されていてもよい。この場合は、アンカー部６０の板部材６１は、例えば凹部２の底面全域を覆うように該底面に敷設される。
また、この他、例えば路盤１に形成された凹部２が、軌道の幅方向外側に向かうに従って漸次上方に傾斜する傾斜面を有していてもよい。これによって、凹部２内のコンクリート６２は、凹部２の傾斜面に従って、上方に向かうに従って軌道の幅方向外側に広がるように充填される。この場合、板部材６１に与えられる反力を、コンクリート６２を介して軌道幅方向の広範囲にわたって下方からバラスト３に作用させることができる。よって、バラスト３に対してプレストレス部材１０に基づくプレストレスを広範囲にわたって付与することができる。
【００６９】
さらに、プレストレスト・バラスト軌道１００において、例えば図１０及び図１１にそれぞれ示すように、軟弱地盤改良の改良体をアンカー部６０として使用してもよい。
図１０のプレストレスト・バラスト軌道１００では、凹部２が実施形態で示した場合に比べて深く形成されており、当該凹部２内に満たされた攪拌混合杭６２ａにロッド２０が直接的に固定されている。
また、図１１のプレストレスト・バラスト軌道１００では、凹部２を形成することなく、路盤の内部に空間２ａを形成し、当該空間２ａにロッド２０を挿入するととともに該空間２ａに薬液注入固化体６２ｂが充填されている。即ち、ロッド２０は、薬液注入固化体６２ｂによって固定されている。
これらの場合であっても実施形態と同様、ロッド２０を確実に固定することができる。
【００７０】
さらに、路盤１が高架橋等のコンクリート路盤の場合には、躯体から直接的にロッド２０を立ち上げる構造としてもよい。
【００７１】
また、実施形態においてはロッド２０の上端側の外周面にロックナット２１を設けた構成としたが、拘束部材３０の少なくとも上方向への相対移動を規制することができるならばロックナット２１に限られず、他の部材であってもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１ 路盤
２ 凹部
２ａ 空間
３ バラスト
４ まくらぎ
５ レール
１０ プレストレス部材
２０ ロッド（緊張部材）
２１ ロックナット
２２ 第一ロッド材
２３ 第二ロッド材
３０ 拘束部材
３１ バネ部材
３２ 円筒座
３３ 孔部
４１ 梁部材
４２ ロッド挿通孔
４４ バネ受けガイド
４５ 付勢部材
４６ 受台
４７ 軸部材
４８ バネ部材
５１ 梁部材
５２ ロッド挿通孔
６０ アンカー部
６１ 板部材
６２ コンクリート
７０ 連結部
７１ ケーシング
７３ ナット部材
７４ バネ部材
１００ プレストレスト・バラスト軌道
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレストレスト・バラスト軌道に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりバラスト軌道は、路盤上に敷かれたバラスト上にまくらぎを敷設し、このまくらぎの上にレールを配置した構造をなしている。
このようなバラスト軌道では、列車荷重によるアップリフト等が発生することで、バラストへの拘束力が低下するため、軌道沈下が生じ易い。
【０００３】
これに対して、例えば特許文献１には、まくらぎと路盤とに固定されるプレストレス部材を設け、これらまくらぎと路盤との間のバラストに対してプレストレス部材によるプレストレスを与えることで該バラストを拘束するプレストレスト・バラスト軌道が開示されている。
また、この他、特許文献２には、レールと路盤との間に固定されるプレストレス部材を設け、上記同様、バラストに対してプレストレスを与えるプレストレスト・バラスト軌道が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３７９８２１０号公報
【特許文献２】特開２００８−２９１４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１、２のプレストレスト・バラスト軌道は、バラストを拘束することによる軌道沈下抑制効果を得ることができるものの、プレストレスが時間の経過とともに低下してしまい、その結果、軌道沈下抑制効果が消失してしまうという問題があった。
即ち、上記プレストレスト・バラスト軌道では、プレストレス部材によるまくらぎやレールの拘束構造の剛性が高すぎるため、列車の走行に伴ってバラストに塑性変形が生じた場合には該塑性変形に追従して拘束を継続することができず、バラストへの拘束力が消失してしまう。
【０００６】
この発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、軌道沈下抑制効果を長期間にわたって維持することができるプレストレスト・バラスト軌道を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係るプレストレスト・バラスト軌道は、軌道における路盤とまくらぎとにわたって配されたプレストレス部材によって、前記まくらぎと前記路盤との間のバラストにプレストレスを付与するプレストレスト・バラスト軌道構造において、前記プレストレス部材が、前記プレストレスを付与する方向に弾性を有していることを特徴とする。
【０００８】
このような特徴のプレストレスト・バラスト軌道によれば、プレストレス部材がその弾性によりバラストの塑性変形に追従して該バラストを拘束する。即ち、プレストレス部材がまくらぎと路盤との間においてバラストを弾性拘束した構造とされているため、バラストが塑性変形した場合であってもバラストに対するプレストレスの消失を回避することができる。
【０００９】
また、本発明に係るプレストレスト・バラスト軌道においては、前記プレストレス部材が、下端が前記路盤に固定された緊張部材と、該緊張部材の上端側に接続され、上下方向に弾性変位可能とされるとともに前記まくらぎを下方に向かって押圧する拘束部材とを備えることが好ましい。
【００１０】
このようにプレストレス部材が弾性変形可能にまくらぎを下方に向かって押圧することによって、バラストの塑性変形に適切に追従しながら該バラストを拘束することができる。
【００１１】
さらに、本発明に係るプレストレスト・バラスト軌道においては、前記拘束部材が、前記軌道の延在方向に離間して配置された少なくとも二つの前記まくらぎ上にわたって配置されたバネ部材であることが好ましい。
【００１２】
これによれば、バネ部材の付勢力によってプレストレス部材がプレストレスを付与する方向に弾性を有した構造となる。したがって、簡易な構造でもってバラストの塑性変形に適切に追従しながら該バラストを拘束することができ、設置コストやメンテナンスコストを低く抑えることができる。
【００１３】
また、本発明に係るプレストレスト・バラスト軌道においては、前記拘束部材が、前記軌道の延在方向に離間して配置された少なくとも二つの前記まくらぎ上にわたって配置された梁部材と、該梁部材と各まくらぎとの間に介在された付勢部材とを備えているものであってもよい。
【００１４】
これによれば、付勢部材によってプレストレス部材がプレストレスを付与する方向に弾性を有した構造となる。したがって、バラストの塑性変形に適切に追従しながら該バラストを確実に拘束することができる。
【００１５】
また、本発明に係るプレストレスト・バラスト軌道においては、前記緊張部材が、下方側に配置された第一ロッド材と、該第一ロッド材の上方側に配置された第二ロッド材と、前記第一ロッド材と前記第二ロッド材とを上下方向に弾性変位可能に接続する連結部とを有し、前記拘束部材が、前記第二ロッド材に接続されるとともに、前記軌道の延在方向に離間して配置された少なくとも二つのまくらぎ上にわたって配置された梁部材を有するものであってもよい。
【００１６】
これによれば、ロッド自体が上下方向に弾性を有することで、プレストレス部材がプレストレスを付与する方向に弾性を有した構造となる。したがって、バラストの塑性変形に適切に追従しながら該バラストを確実に拘束することができる。
【００１７】
さらに、本発明に係るプレストレスト・バラスト軌道においては、前記緊張部材の下端がアンカー部を介して前記路盤に固定されており、該アンカー部は、前記路盤に形成された凹部の底面に敷設され、前記緊張部材の下端が接続された板部材と、前記凹部内における前記板部材上に充填されたコンクリートとを備えていることが好ましい。
【００１８】
これによって、緊張部材の下端を路盤に対して確実に固定することができるため、プレストレス部材によるバラストへの拘束力の付与をより確実に行うことができる。また、緊張部材を介して板部材に伝達されるまくらぎからの反力は、該板部材によってコンクリート、バラストに上方向への力として伝達される。これにより、バラストに付与される拘束力を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明に係るプレストレスト・バラスト軌道においては、前記板部材が、繊維強化プラスチックであることが好ましい。
【００２０】
これにより、例えば板部材として鋼材等を用いる場合に比べて該板部材の重量を軽減することができるため、重機の使用が困難な現場での施工性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のプレストレスト・バラスト軌道によれば、プレストレス部材が弾性変形することでバラストの塑性変形に追従するため、該バラストに対する拘束力の消失を回避することができる。したがって、軌道沈下抑制効果を長期間にわたって維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第一実施形態に係るプレストレスト・バラスト軌道の軌道延在方向を含む断面図である。
【図２】第一実施形態に係るプレストレスト・バラスト軌道の軌道延在方向に直交する断面図である。
【図３】図１におけるプレストレス部材の一部拡大図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】第二実施形態に係るプレストレスト・バラスト軌道におけるプレストレス部材の一部拡大図である。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。
【図７】第三実施形態に係るプレストレスト・バラスト軌道におけるプレストレス部材の一部拡大図である。
【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。
【図９】変形例に係るプレストレスト・バラスト軌道の軌道延在方向に直交する断面図である。
【図１０】変形例に係るプレストレスト・バラスト軌道の軌道延在方向に直交する断面図である。
【図１１】変形例に係るプレストレスト・バラスト軌道の軌道延在方向に直交する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の第一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態のプレストレスト・バラスト軌道１００は、路盤１上に敷かれたバラスト３上に、軌道幅方向に延在する角柱状をなすまくらぎ４が軌道延在方向に間隔をあけて複数設置されており、これらまくらぎ４上に一対のレール５が軌道延在方向に沿って敷設されることで構成されている。そして、このプレストレスト・バラスト軌道１００には、まくらぎ４と路盤１との間にわたって配置されるプレストレス部材１０と、該プレストレス部材１０を路盤１に対して固定するアンカー部６０とが設けられている。
【００２４】
プレストレス部材１０は、図１から図４に示すように、ロッド（緊張部材）２０及び拘束部材３０から構成されており、隣り合う一対のまくらぎ４と路盤１との間において上下方向にわたるようにして複数が設けられている。本実施形態においては、隣り合う一対のまくらぎ４に一のプレストレス部材１０が対応するように複数のプレストレス部材１０が設けられている。換言すれば、プレストレス部材１０は、軌道延在方向に間隔をあけて複数配置されたまくらぎ４の間に一つ置きに設けられている。
【００２５】
ロッド２０は、例えば金属やカーボン等からなる棒状の部材であって、隣り合う一対のまくらぎ４の中間の位置における軌道幅方向中央において、路盤１と一対のまくらぎ４の間とにわたって上下方向に延在するように設けられている。
このロッド２０は、その下端がアンカー部６０を介して路盤１に固定されるとともに、この下端からバラスト３内を通過するように上方に向かって延在し、その上端は一対のまくらぎ４の上面よりも上方に突出するように配置されている。
【００２６】
また、このロッド２０の上端側の外周面には雄ネジ（図示省略）が形成されており、当該雄ネジには内周面に雌ネジを有するロックナット２１が螺合されている。これによって、ロックナット２１はロッド２０の上端側において該ロッド２０の外周面から外周側に張り出すように固定されている。なお、このロックナット２１は、ロッド２０に対して相対回転させた際のみ該ロッド２０に対して上下方向に相対移動可能とされている。
【００２７】
拘束部材３０は、ロッド２０の上端側に接続されてまくらぎ４を下方に向かって押圧する役割を有しており、詳しくは図３及び図４に示すように、バネ部材３１から構成されている。このバネ部材３１は、付与される押圧力によって設定値以内で変位するバネ定数を有している。
【００２８】
このバネ部材３１は、それぞれ水平面に沿って延びる矩形板状をなしており、上下方向に撓むように弾性変形可能とされている。また、これらバネ部材３１の長手方向の中央には上下方向に貫通してロッド２０の外径よりも大きい内径を有する孔部３３がそれぞれ形成されている。このバネ部材３１の各孔部３３は、互いに上下方向に連通状態とされており、上方から下方に向かってロッド２０が挿通されている。
これによって、バネ部材３１の上面にはロックナット２１が当接しており、該ロックナット２１によってバネ部材３１からなる拘束部材３０のロッド２０に対する上方向への相対移動が規制されている。
【００２９】
さらに、バネ部材３１からなる拘束部材３０は、軌道延在方向にバネ部材３１の長手方向、即ち、拘束部材３０の長手方向を沿わせて配置されている。これによって、拘束部材３０はその長手方向の両端側が一対のまくらぎ４の上面に接触するようにして、これら一対のまくらぎ４の上面にわたって配置されている。
【００３０】
なお、本実施形態では、バネ部材３１の下面における長手方向両端側、即ち、当該下面におけるまくらぎ４に対向する部分には、図３に示すように、下方に向かって円筒面状に突出する円筒座３２がそれぞれ設けられている。これら一対の円筒座３２はまくらぎ４の上面に接触しており、即ち、拘束部材３０は円筒座３２を介してまくらぎ４に接触している。
【００３１】
このようなプレストレス部材１０の拘束部材３０は、ロッド２０との接続箇所となるバネ部材３１の長手方向中央を支点として、長手方向両側の部分が上下方向に弾性変位可能とされている。即ち、プレストレス部材１０は、拘束部材３０が弾性変位可能とされることによって、該プレストレス部材１０自体が上下方向への弾性を有した構造をなしている。
【００３２】
また、拘束部材３０は、まくらぎ４との接触箇所を介して該まくらぎ４を下方に向かって押圧している。即ち、拘束部材３０は、ロックナット２１によってロッド２０に対する上方向への移動が規制されることによって、該ロッド２０との接続箇所となるバネ部材３１の長手方向中央に比べて長手方向両端側の部分が上方に向かって弾性変形している。これにより、ロックナット２１から拘束部材３０に加えられる押圧力と拘束部材３０自体の弾性力によって、まくらぎ４が下方に向かって押圧されている。
【００３３】
なお、拘束部材３０によるまくらぎ４の押圧力を増加させるには、ロックナット２１を回転させて下方に変位させればよい。これにより、ロックナット２１から拘束部材３０に付与される押圧力の増加に加えて、拘束部材３０の長手方向両端側の部分がさらに上方に向かって弾性変形することによる弾性力の増加によって、まくらぎ４への押圧力を増加させることができる。
【００３４】
アンカー部６０は、図１及び図２に示すように、路盤１に形成された凹部２内に設けられている。即ち、路盤１の上面における軌道幅方向中央には下方に向かって窪む凹部２が軌道延在方向に間隔をあけて複数形成されており、これら凹部２のそれぞれにアンカー部６０が設けられている。なお、本実施形態においては一のプレストレス部材１０に対応する一対のまくらぎ４の下方に一の凹部２が形成されており、即ち、一対のまくらぎ４の直下に凹部２が形成されている。
【００３５】
なお、本実施形態では、凹部２の軌道幅方向の寸法が、まくらぎ４の軌道幅方向の寸法と略同一に設定されているが、当該凹部２の軌道幅方向の寸法は任意に設定することができる。また、凹部２の軌道延在方向の寸法は、平面視にて一対のまくらぎ４が凹部２の範囲内に収容される程度の大きさに設定されていることが好ましい。
【００３６】
アンカー部６０は、凹部２の底面に敷設された板部材６１を有している。この板部材６１は、例えば繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）によって構成される平板状の部材であって、凹部２の底面の幅方向中央に敷設されている。また、板部材６１は、プレストレス部材１０のロッド２０の下端と互いに固定されている。
【００３７】
なお、ロッド２０と板部材６１との固定は、板部材６１に設けられた凹部にロッド２０の下端が嵌合することによるものであってもよいし、ロッド２０の下端外周面に形成された雄ネジが板部材６１に形成された凹孔の雌ネジに螺合することによるものであってもよい。また、ロッド２０と板部材６１とは必ずしも互いに固定されている必要はなく、ロッド２０と板部材６１とが互いに当接することにより接続された構成であってもよい。
【００３８】
さらに、凹部２内における板部材６１の上方には、該凹部２内全域を埋めるようにコンクリート６２が充填されており、該コンクリート６２にロッド２０及び板部材６１が一体に固定されている。即ち、本実施形態においては、凹部２に敷設された板部材６１と該凹部２に充填されたコンクリート６２からアンカー部６０が構成されており、これによってロッド２０の下端が路盤１に対して強固に固定されている。なお、コンクリート６２としては、例えば砕石又は発生材と急硬性モルタルとの混合体から構成されていることが好ましい。
【００３９】
以上のような構成のプレストレスト・バラスト軌道１００においては、アンカー部６０を介して路盤１に固定されたロッド２０の上端に接続された拘束部材３０が、該拘束部材３０に接触するまくらぎ４を下方に向かって押圧をする。この際、まくらぎ４からバラスト３に与えられる押圧力は該バラスト３を上下方向に圧縮する拘束力として作用し、これによって、バラスト３に対してプレストレスが付与される。そして、このプレストレスによってバラスト３が拘束されることにより、軌道沈下を抑制することができる。
【００４０】
また、本実施形態のプレストレスト・バラスト軌道１００では、プレストレス部材１０における拘束部材３０が上下方向、即ち、プレストレスが付与される方向に弾性変位可能とされているため、列車の走行によりバラスト３に塑性変形が生じた場合であっても拘束部材３０が当該塑性変形に追従して弾性変形する。
【００４１】
即ち、本実施形態では、バラスト３に塑性変形が生じた場合であっても、拘束部材３０のバネ部材３１の長手方向両端側の弾性変位が緩むものの該バネ部材３１によるまくらぎ４の下方に向かっての押圧は継続される。
このように、プレストレス部材１０がまくらぎ４と路盤１との間においてバラスト３を弾性拘束するため、バラスト３が塑性変形した場合であっても該バラスト３に対するプレストレスの消失を回避することができる。
【００４２】
また、拘束部材３０として一対のまくらぎ４にわたって配置されるバネ部材３１を採用していることにより、簡易な構造でもってバラスト３の塑性変形に適切に追従しながら該バラスト３を拘束することができる。これにより、設置コストやメンテナンスコストを低く抑えることができる。
【００４３】
さらに、本実施形態では、凹部２に敷設された板部材６１と該板部材６１上に充填されたコンクリート６２とから構成されているため、ロッド２０の下端を路盤１に対して確実に固定することができる。
【００４４】
また、押圧力が作用する一対のまくらぎ４の直下に板部材６１が配置されているため、拘束部材３０からまくらぎ４に付与される押圧力の反力は、ロッド２０を介して板部材６１に伝達される。このように板部材６１に伝達された反力は、コンクリート６２を介してバラスト３に上方向への力として付与される。これによって、バラスト３に付与される拘束力を向上させることができ、即ち、プレストレス部材１０によるプレストレスを該バラスト３に対して確実かつ効果的に付与することができる。よって、軌道沈下抑制効果をより高く得ることができる。
【００４５】
また、アンカー部６０の板部材６１の材料として繊維強化プラスチックを用いているため、例えば鋼材等を用いる場合に比べて該板部材６１の重量を軽減することができ、重機の使用が困難な現場での施工性を向上させることができる。
【００４６】
なお、バネ部材３１としては、板バネを用いることが好ましい。また、複数枚の板バネを締着シート等によってまとめることで、一のバネ部材３１として用いてもよい。
【００４７】
次に本発明の第二実施形態について図５及び図６を参照して説明する。第二実施形態では第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。本実施形態のプレストレスト・バラスト軌道１００は、プレストレス部材１０における拘束部材３０の構成について第一実施形態と相違する。
第二実施形態の拘束部材３０は、図５及び図６に示すように、ロッド２０の上端に接続された梁部材４１と、該梁部材４１に設けられた一対の付勢部材４５とを備えている。
【００４８】
梁部材４１は、水平方向に延在するとともに内部が中空状とされた鋼管であって、その延在方向略中央の下部には、該梁部材４１の内部と下方とを連通するロッド挿通孔４２が形成されている。このロッド挿通孔４２にはロッド２０が上下方向に挿通されており、ロックナット２１は梁部材４１の内部においてロッド２０の上端側外周面に固定されている。このロックナット２１が梁部材４１の内部における下面に当接することで、梁部材４１のロッド２０に対する上方向への相対移動が規制されている。
【００４９】
なお、ロックナット２１のロッド２０に対する回転の作業性を担保すべく、梁部材４１の延在方向略中央の上部に該梁部材４１の内部と上方とを連通する孔が形成されていてもよい。この孔を介して梁部材４１内に工具を挿入することで、ロックナット２１をロッド２０に対して容易に相対回転させることができる。
【００５０】
この梁部材４１はその延在方向を軌道延在方向に沿わせて配置されており、これによって梁部材４１の両端は一対のまくらぎ４の上方に間隔をあけて配置されている。また、梁部材４１の下部における一対のまくらぎ４の直上に当たる箇所には、該梁部材４１の内部と下方とを連通する付勢部材挿通孔（図示省略）がそれぞれ形成されている。
【００５１】
さらに、これら付勢部材挿通孔の直上、即ち、一対のまくらぎ４の直上における梁部材４１の内部の上面には、バネ受けガイド４４が設けられている。このバネ受けガイド４４は、梁部材４１の内部の上面から下方に向かって突出する筒状をなしており、付勢部材挿通孔から梁部材４１外部に露出することのないよう、該梁部材４１内に収納されている。
【００５２】
付勢部材４５は、梁部材４１とまくらぎ４との間に介在されてまくらぎ４を下方に向かって押圧する役割を有しており、受台４６、軸部材４７及びバネ部材４８から構成されている。このバネ部材４８は、第一実施形態と同様、付与される押圧力によって設定値以内で変位するバネ定数を有するものである。
受台４６は、付勢部材挿通孔の直下においてまくらぎ４上に載置される板状の部材である。
【００５３】
また、軸部材４７は、受台４６の上面に固定された下端から上方向に延びて付勢部材挿通孔を介して梁部材４１内に挿入され、その上端はバネ受けガイド４４の内部に収納されるように配置されている。これによって、軸部材４７及びこれに一体に固定された受台４６は、バネ受けガイド４４に案内されるようにして梁部材４１に対して上下方向に相対移動可能とされている。
バネ部材４８は、軸部材４７の外周側に該軸部材４７と同軸に配置されており、下端が受台４６の上面に一体に固定され、上端がバネ受けガイド４４の下方側を向く端面に一体に固定されている。
【００５４】
このような拘束部材３０では、ロックナット２１のロッド２０に対する相対位置の調整により梁部材４１の上下方向位置が決定され、該梁部材４１の延在方向両側に設けられた付勢部材４５を介してまくらぎ４の下方に向かって押圧力が作用する。即ち、押圧力は、梁部材４１のバネ受ガイドから該バネ受けガイド４４に当接するバネ部材４８、該バネ部材４８が当接する受台４６を介してまくらぎ４に対して伝達される。また、この際、バネ部材４８は圧縮状態とされており、該バネ部材４８の弾性に従って付勢部材４５自体が上下方向に弾性変位可能とされている。
【００５５】
このようにして、本実施形態においては、拘束部材３０の付勢部材４５が上下方向に弾性変位する構成とされており、これによって、プレストレス部材１０自体が上下方向に弾性を有した構造をなしている。
【００５６】
以上のような構成のプレストレスト・バラスト軌道１００においては、第一実施形態同様、プレストレス部材１０の拘束部材３０からまくらぎ４に伝達される押圧力は該バラスト３を上下方向に圧縮する拘束力として作用する。これによって、バラスト３に対してプレストレスが付与される。そして、このプレストレスによってバラスト３が拘束されることにより、軌道沈下を抑制することができる。
【００５７】
また、本実施形態のプレストレスト・バラスト軌道１００では、プレストレス部材１０の拘束部材３０における付勢部材４５がプレストレスが付与される方向、即ち、上下方向に弾性変位可能とされているため、列車の走行によりバラスト３に塑性変形が生じた場合であっても拘束部材３０が当該塑性変形に追従して弾性変形する。したがって、バラスト３に塑性変形が生じた場合であっても、拘束部材３０における付勢部材４５のバネ部材４８の圧縮状態が緩和されるもののまくらぎ４の下方に向かっての押圧は継続される。
【００５８】
よって、第一実施形態と同様、プレストレス部材１０がまくらぎ４と路盤１との間においてバラスト３を弾性拘束するため、バラスト３が塑性変形した場合であっても該バラスト３に対するプレストレスの消失を回避することができる。
なお、バネ部材４８としては、コイルバネを用いることが好ましい。また、該バネ部材４８として皿バネ等の他のバネ要素を用いてもよい。
【００５９】
次に本発明の第三実施形態について図７及び図８を参照して説明する。第三実施形態では第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第三実施形態のプレストレスト・バラスト軌道１００は、プレストレス部材１０を構成するロッド２０及び梁部材５１について第一及び第二実施形態とは相違する。
【００６０】
第三実施形態のロッド２０は、第一ロッド材２２、第二ロッド材２３及び連結部７０とから構成されている。
第一ロッド材２２はロッド２０の下端側を構成する部材であって、該第一ロッド材２２の下端はアンカー部６０を介して路盤１に固定されている。また、第二ロッド材２３はロッド２０の上端側を構成する部材であって、連結部７０を介して第一ロッド材２２の上方側に配置されている。これら第一ロッド材２２及び第二ロッド材２３は、ロッド２０の形状に従って上下方向に延在している。この第二ロッド材２３の上端外周面にロックナット２１が固定一体化されている。
【００６１】
連結部７０は、第一ロッド材２２と第二ロッド材２３とを上下方向に相対変位可能に接続する役割を有している。
この連結部７０は、上下に延びて内部が中空とされた筒状をなすケーシング７１を備えている。このケーシング７１は、上端が閉塞される一方、下端にはケーシング７１内外を上下方向に連通するロッド材挿通孔（図示省略）が形成されている。このロッド材挿通孔には第一ロッド材２２の上端側が下方から上方に向かって挿通されている。ケーシング７１の上端には、第二ロッド材２３の下端が強固に固定一体化されている。
【００６２】
また、連結部７０は、ケーシング７１内において第一ロッド材２２の上端側外周面に固定されるナット部材７３を備えている。このナット部材７３の外径はロッド材挿通孔の内径よりも大きく設定されており、これによりナット部材７３はケーシング７１内から脱出不能とされている。そして、このナット部材７３が、ケーシング７１の上端及び下端に当接することで、第一ロッド材２２と第二ロッド材２３との上下方向への相対移動範囲が規制されている。
【００６３】
さらに、連結部７０は、ケーシング７１内におけるナット部材７３と該ケーシング７１の下端との間に介在されたバネ部材７４を備えている。このバネ部材７４は、その上端がナット部材７３に当接するとともに下端がケーシング７１の下端に当接し、圧縮状態とされている。これによって、第一ロッド材２２をケーシング７１に対して下方に付勢することで、該ケーシング７１に固定一体化された第二ロッド材２３を下方に向かって付勢している。このバネ部材７４は、第一、二実施形態と同様、付与される押圧力によって設定値以内で変位するバネ定数を有するものである。
なお、バネ部材７４としては、第一ロッド２２の外周側に同軸に配置されるコイルバネを採用することが好ましい。また、該バネ部材７４として皿バネ等の他のバネ要素を用いてもよい。
【００６４】
梁部材５１は、水平方向に延在するとともに内部が中空状とされた鋼管であって、その延在方向略中央の下部には、該梁部材５１の内部と下方とを連通するロッド挿通孔５２が形成されている。このロッド挿通孔５２には第二ロッド材２３が上下方向に挿通されており、ロックナット２１は梁部材５１の内部において第二ロッド材２３の上端側外周面に固定されている。このロックナット２１が梁部材５１の内部における下面に当接することで、梁部材５１の第二ロッド材２３に対する上方向への相対移動が規制されている。
この梁部材５１は、ロッド２０の弾性変位に従って上下方向に弾性変位可能とされた状態でまくらぎ４を下方に向かって押圧している。
【００６５】
以上のような構成のプレストレスト・バラスト軌道１００においては、第二ロッド材２３が連結部７０によって下方に付勢される際に該第二ロッド材２３に接続された梁部材５１も下方に付勢されることによって、該梁部材５１に当接するまくらぎ４には下方に向かっての押圧力が付与される。このようにまくらぎ４に伝達される押圧力は該バラスト３を上下方向に圧縮する拘束力として作用する。これによって、バラスト３に対してプレストレスが付与される。そして、このプレストレスによってバラスト３が拘束されることにより、軌道沈下を抑制することができる。
【００６６】
そして、本実施形態のプレストレスト・バラスト軌道１００では、梁部材５１が第二ロッド材２３に従って上下方向に弾性変位可能とされているため、列車の走行によりバラスト３に塑性変形が生じた場合であっても梁部材５１が当該塑性変形に追従する。したがって、バラスト３に塑性変形が生じた場合であっても、拘束部材３０における連結部７０のバネ部材７４の圧縮状態が緩和されるもののまくらぎ４の下方に向かっての押圧は継続される。
【００６７】
よって、第一、第二実施形態と同様、プレストレス部材１０がまくらぎ４と路盤１との間においてバラスト３を弾性拘束するため、バラスト３が塑性変形した場合であっても該バラスト３に対するプレストレスの消失を回避することができる。
【００６８】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく、多少の設計変更等も可能である。
例えば、図９に示すように、凹部２の軌道幅方向の寸法は、例えば一対のレール５の間隔よりも小さく設定されていてもよい。この場合は、アンカー部６０の板部材６１は、例えば凹部２の底面全域を覆うように該底面に敷設される。
また、この他、例えば路盤１に形成された凹部２が、軌道の幅方向外側に向かうに従って漸次上方に傾斜する傾斜面を有していてもよい。これによって、凹部２内のコンクリート６２は、凹部２の傾斜面に従って、上方に向かうに従って軌道の幅方向外側に広がるように充填される。この場合、板部材６１に与えられる反力を、コンクリート６２を介して軌道幅方向の広範囲にわたって下方からバラスト３に作用させることができる。よって、バラスト３に対してプレストレス部材１０に基づくプレストレスを広範囲にわたって付与することができる。
【００６９】
さらに、プレストレスト・バラスト軌道１００において、例えば図１０及び図１１にそれぞれ示すように、軟弱地盤改良の改良体をアンカー部６０として使用してもよい。
図１０のプレストレスト・バラスト軌道１００では、凹部２が実施形態で示した場合に比べて深く形成されており、当該凹部２内に満たされた攪拌混合杭６２ａにロッド２０が直接的に固定されている。
また、図１１のプレストレスト・バラスト軌道１００では、凹部２を形成することなく、路盤の内部に空間２ａを形成し、当該空間２ａにロッド２０を挿入するととともに該空間２ａに薬液注入固化体６２ｂが充填されている。即ち、ロッド２０は、薬液注入固化体６２ｂによって固定されている。
これらの場合であっても実施形態と同様、ロッド２０を確実に固定することができる。
【００７０】
さらに、路盤１が高架橋等のコンクリート路盤の場合には、躯体から直接的にロッド２０を立ち上げる構造としてもよい。
【００７１】
また、実施形態においてはロッド２０の上端側の外周面にロックナット２１を設けた構成としたが、拘束部材３０の少なくとも上方向への相対移動を規制することができるならばロックナット２１に限られず、他の部材であってもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１ 路盤
２ 凹部
２ａ 空間
３ バラスト
４ まくらぎ
５ レール
１０ プレストレス部材
２０ ロッド（緊張部材）
２１ ロックナット
２２ 第一ロッド材
２３ 第二ロッド材
３０ 拘束部材
３１ バネ部材
３２ 円筒座
３３ 孔部
４１ 梁部材
４２ ロッド挿通孔
４４ バネ受けガイド
４５ 付勢部材
４６ 受台
４７ 軸部材
４８ バネ部材
５１ 梁部材
５２ ロッド挿通孔
６０ アンカー部
６１ 板部材
６２ コンクリート
７０ 連結部
７１ ケーシング
７３ ナット部材
７４ バネ部材
１００ プレストレスト・バラスト軌道
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道における路盤とまくらぎとにわたって配されたプレストレス部材によって、前記まくらぎと前記路盤との間のバラストにプレストレスを付与するプレストレスト・バラスト軌道において、
前記プレストレス部材が、前記プレストレスを付与する方向に弾性を有していることを特徴とするプレストレスト・バラスト軌道。
【請求項２】
前記プレストレス部材が、
下端が前記路盤に固定された緊張部材と、
該緊張部材の上端側に接続され、上下方向に弾性変位可能とされるとともに前記まくらぎを下方に向かって押圧する拘束部材とを備えることを特徴とする請求項１に記載のプレストレスト・バラスト軌道。
【請求項３】
前記拘束部材が、前記軌道の延在方向に離間して配置された少なくとも二つの前記まくらぎ上にわたって配置されたバネ部材であることを特徴とする請求項２に記載のプレストレスト・バラスト軌道。
【請求項４】
前記拘束部材が、
前記軌道の延在方向に離間して配置された少なくとも二つの前記まくらぎ上にわたって配置された梁部材と、
該梁部材と各まくらぎとの間に介在された付勢部材とを有することを特徴とする請求項２に記載のプレストレスト・バラスト軌道。
【請求項５】
前記緊張部材が、
下方側に配置された第一ロッド材と、
該第一ロッド材の上方側に配置された第二ロッド材と、
前記第一ロッド材と前記第二ロッド材とを上下方向に弾性変位可能に接続する連結部とを有し、
前記拘束部材が、
前記第二ロッド材に接続されるとともに、前記軌道の延在方向に離間して配置された少なくとも二つのまくらぎ上にわたって配置された梁部材を有することを特徴とする請求項２に記載のプレストレスト・バラスト軌道。
【請求項６】
前記緊張部材の下端がアンカー部を介して前記路盤に固定されており、
該アンカー部は、
前記路盤に形成された凹部の底面に敷設され、前記緊張部材の下端が接続された板部材と、
前記凹部内における前記板部材上に充填されたコンクリートとを備えていることを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載のプレストレスト・バラスト軌道。
【請求項７】
前記板部材が、繊維強化プラスチックであることを特徴とする、請求項６に記載のプレストレスト・バラスト軌道。
【請求項１】
軌道における路盤とまくらぎとにわたって配されたプレストレス部材によって、前記まくらぎと前記路盤との間のバラストにプレストレスを付与するプレストレスト・バラスト軌道において、
前記プレストレス部材が、前記プレストレスを付与する方向に弾性を有していることを特徴とするプレストレスト・バラスト軌道。
【請求項２】
前記プレストレス部材が、
下端が前記路盤に固定された緊張部材と、
該緊張部材の上端側に接続され、上下方向に弾性変位可能とされるとともに前記まくらぎを下方に向かって押圧する拘束部材とを備えることを特徴とする請求項１に記載のプレストレスト・バラスト軌道。
【請求項３】
前記拘束部材が、前記軌道の延在方向に離間して配置された少なくとも二つの前記まくらぎ上にわたって配置されたバネ部材であることを特徴とする請求項２に記載のプレストレスト・バラスト軌道。
【請求項４】
前記拘束部材が、
前記軌道の延在方向に離間して配置された少なくとも二つの前記まくらぎ上にわたって配置された梁部材と、
該梁部材と各まくらぎとの間に介在された付勢部材とを有することを特徴とする請求項２に記載のプレストレスト・バラスト軌道。
【請求項５】
前記緊張部材が、
下方側に配置された第一ロッド材と、
該第一ロッド材の上方側に配置された第二ロッド材と、
前記第一ロッド材と前記第二ロッド材とを上下方向に弾性変位可能に接続する連結部とを有し、
前記拘束部材が、
前記第二ロッド材に接続されるとともに、前記軌道の延在方向に離間して配置された少なくとも二つのまくらぎ上にわたって配置された梁部材を有することを特徴とする請求項２に記載のプレストレスト・バラスト軌道。
【請求項６】
前記緊張部材の下端がアンカー部を介して前記路盤に固定されており、
該アンカー部は、
前記路盤に形成された凹部の底面に敷設され、前記緊張部材の下端が接続された板部材と、
前記凹部内における前記板部材上に充填されたコンクリートとを備えていることを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載のプレストレスト・バラスト軌道。
【請求項７】
前記板部材が、繊維強化プラスチックであることを特徴とする、請求項６に記載のプレストレスト・バラスト軌道。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−４４１８９（Ｐ２０１３−４４１８９Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８３４２９（Ｐ２０１１−１８３４２９）
【出願日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（０００１７３７８４）公益財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【出願人】（０００１１５４６３）ライト工業株式会社 (137)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（０００１７３７８４）公益財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【出願人】（０００１１５４６３）ライト工業株式会社 (137)
【Ｆターム（参考）】
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